Glossar

 

Geologie Schweiz

Die Schweiz hat eine interessante Geologie zu bieten.

Die Schweiz bietet auf kleinster Fläche eine Vielfalt von Landschaftsformen – vom Alpenbogen über das Mittelland bis zum Jura. Hier finden Sie die wichtigsten Informationen zur Entstehungsgeschichte, Geologie und den charakteristischen Gesteinen der einzelnen Landschaften. Wussten Sie, dass Teile der Schweiz mehrfach von einem Meer bedeckt waren? Besuchen Sie doch eines der beiden Schweizer Felslabore und erfahren Sie wie der Opalinuston oder der Granit entstand. Erleben Sie «live», wie es unter dem Erdboden aussieht.

Geologische Entstehungsgeschichte der Schweiz.

Meeresablagerungen, die Faltung der Alpen und des Juras, die Abtragung der Gebirge sowie die Vergletscherungen prägten das Aussehen der heutigen Schweiz. Die geologische Karte der Schweiz zeigt die geologischen Verhältnisse und die Verbreitung der Gesteine an der Erdoberfläche.

Geologische Karte der Schweiz. Quelle: swisstopo

Die Schweiz lässt sich von Norden nach Süden in vier unterscheidbare Einheiten gliedern. In der vereinfachten Karte sind diese gut ersichtlich:

  • Falten- und Tafeljura im Norden und Nordwesten bestehend aus Kalken, Mergeln, Tonen und Anhydrit/Gips
  • Mittelland mit Molassebecken gefüllt mit Sandsteinen, Nagelfluh, Silt und Mergeln
  • Nordalpen mit Helvetikum vor allem aus Mergeln und Kalken
  • Zentral- und Südalpen mit Kristallin vor allem aus Graniten und Gneisen

Vereinfachte geologische Karte der Schweiz mit Profillinie (siehe Abb. unten). Quelle: Nagra

Geologisches Profil der Schweiz von Nordnordwesten nach Südsüdosten (Nummern siehe Text). Quelle: Nagra NTB 14-02, Dossier III (stark vereinfacht).

Tröge entstehen im Grundgebirge

Kristalline Tiefen-, Umwandlungs- und Ganggesteine [1] entstanden in der Erdkruste. Vor über 250 Millionen Jahren senkten sich in der Perm- und der Karbon-Zeit Tröge [2] ins kristalline Grundgebirge ein. Diese wurden dann mit Abtragungsschutt des umliegenden Gebirges gefüllt. Die Überreste eines solchen Permokarbontrogs finden sich unter der Nordschweiz zwischen Frick und Konstanz.

Jura-Meer bedeckt Schweiz

In der Jura-Zeit war die Schweiz meistens von einem Meer bedeckt. Am Ozeanboden lagerten sich Sedimente ab, die heute als Gesteine [3] auf dem älteren Untergrund liegen. In der späten Kreidezeit und im Tertiär wurden durch Zusammenschieben der adriatischen und der eurasischen Erdplatte die Alpen gebildet. Während einer relativ späten Phase der Alpenbildung wurden die Gesteine des helvetischen Ablagerungsraumes in Gesteinsstapel zerlegt, verfaltet und nach Norden verfrachtet [4]. Zwischen den Stapeln liegt das noch ins Meer geschüttete Abtragungsmaterial der sich bildenden Alpen [Flysch 5]. Weiteres Abtragungsmaterial der sich hebenden Alpen, sogenannte Molasse, sammelte sich vor den Alpen im Molassebecken [7] an.

Alpenbildung führt zur Jurafaltung

Der Druck der entstehenden Alpen wirkte sich bis in die Nordschweiz aus. Durch diesen Druck wurden die Sedimentgesteine vom kristallinen Untergrund abgeschert und zum Faltenjura [6] aufgefaltet.

Ausschnitt aus der geologischen Zeitskala
(in Millionen Jahre)

Karbon: -358,9 bis -298,9
Perm: -298,9 bis -252,2
Trias: -252,2 bis -201,3
Jura: -201,3 bis -145
Kreide: -145 bis -66
Tertiär (Paläogen & Neogen): -66 bis -2,588
Quartär: -2,588 bis 0

Falten- und Tafeljura

Falten- und Tafeljura bestehen im Wesentlichen aus den Gesteinen Kalk, Mergel und Ton sowie Anhydrit/Gips. Der von der Nordwestschweiz bis in die Region Schaffhausen verlaufende Tafeljura bildet aufgrund der unterschiedlichen Erodierbarkeit dieser Gesteinstypen eine sogenannte Schichtstufenlandschaft. Vor allem in der Nordwestschweiz sind die Schichten zusätzlich durch Nord-Süd-verlaufende Störungszonen in Schollen aufgeteilt. Diese typische Oberflächengestalt des Tafeljuras mit höher gelegenen Bereichen und Tälern, bekannt als Bruchschollengebirge, bildete sich mit der Entstehung des Rheingrabens in der Erdneuzeit, vor rund 40 Millionen Jahren.

Der Faltenjura beschreibt einen Bogen, der von der Region Genf und dem angrenzenden Frankreich im Westen bis nach Baden im Osten verläuft. Im Faltenjura wurden die Sedimentgesteine aufgrund der alpinen Gebirgsbildung gestaucht und dabei verfaltet. Schön erkennen lassen sich die mächtigen Kalkablagerungen zum Beispiel am Creux du Van (NE). Der Faltenjura wird nur an einzelnen Stellen von engen Quertälern, den Klusen, durchbrochen. Durch eine Klus führt häufig eine Strasse; sonst brauchen Strassenverbindungen einen Tunnel oder Pass.

Eindrückliche Felsarena aus Malmkalk, die durch Auffaltung und Abtragung entstand. «Le Creux du Van, le Grand Canyon suisse», Video in französischer Sprache. Quelle: YouTube, www.creuxduvan.com

Den Faltenjura Untertag erleben

Tunnel durch Auffaltungen hindurch bieten im Jura einen einfachen Zugang zu Gesteinsschichten, die im Mittelland vielerorts in einigen hundert Metern Tiefe liegen. Dies trifft insbesondere auf den Opalinuston zu. Als Wirtgestein wird er dereinst die radioaktiven Abfälle an einem zu ermittelnden Tiefenlagerstandort sicher einschliessen. Der Opalinuston wird im Felslabor Mont Terri bei St-Ursanne erforscht. Der Zugang zum Felslabor erfolgt via Sicherheitsgalerie des «Mont Terri»-Autobahntunnels. Bereits nach kurzer Fahrt durch wasserdurchlässige Kalkschichten gelangt man in den wasserundurchlässigen Opalinuston. Dieses Sedimentgestein, das im Jurameer entstanden ist, enthält viele Fossilien wie Ammoniten.

Das Felslabor kann nach Voranmeldung kostenlos besichtigt werden.

«Tunnel Flight», Fahrt durchs Felslabor Mont Terri. Quelle: YouTube, swisstopo

Molasse – Mittelland

Das Mittelland liegt zwischen dem Jura im Norden und den Alpen im Süden und erstreckt sich vom Bodensee bis an den Genfersee. Es ist durch markante Flussläufe und Seen geprägt.

«Geologie Schweiz – Mittelland im Tertiär: Molassebecken», Quelle: YouTube, tZinar

Molassebecken mit Gesteinsschutt aus den Alpen

Tief im Untergrund des Mittellands befindet sich das kristalline Grundgebirge. Darauf liegen Sedimentabfolgen aus dem Erdmittelalter (vor allem Meeressedimente wie Kalke und Tone). Darüber liegt die sogenannte Molasse, Abtragungsschutt aus den entstehenden Alpen. In der Endphase der Alpenbildung sank die Erdkruste unter der Last des Gebirges und es entstand im Alpenvorland eine Senke. Diese wurde laufend mit Ablagerungsschutt (Geröll, Sand, Silt und Tone) aufgefüllt, der von Flüssen während rund 30 Millionen Jahren aus den Alpen nach Norden transportiert wurde – das Molassebecken bildete sich.

«Erosion & Sedimentation – Erosionsformen & Sedimente einfach erklärt», Quelle: YouTube, Die Merkhilfe

Meeres- und Süsswassermolasse enthalten Versteinerungen

Erosionsschutt aus den Alpen wurde im Meer respektive in Seen und Flusstälern abgelagert; dementsprechend gibt es Meeres- und Süsswassermolasse. Die Ablagerung erfolgte sortiert nach Korngrösse: Feinere Partikel wie Tonplättchen wurden weit ins Meer hinaus transportiert, bis an den Rand des heutigen Jura. Gröbere Partikel konnten in den Flüssen nicht so lange in Schwebe gehalten werden und blieben näher an den Alpen in den Flüssen liegen, beispielsweise als Kiesbänke. Meeresmolasse ist feinkörnig und besteht aus Mergel, Sandstein, Silt und Ton. Süsswassermolasse enthält mehr grobkörnige Anteil wie Nagelfluh und Sandstein. Verschiedene Schichten sind reich an Versteinerungen: Süsswassermolasse enthält Blätter, Süsswasserschnecken und -muscheln; Meeresmolasse enthält Meeresschnecken und -muscheln sowie Haifischzähne.

Flüsse und Bäche transportieren Gesteinsmaterial über grosse Strecken. Murgang im Illgraben (Leuk, VS). Der Bergbach führt nach einem heftigen Gewitter grosse Mengen an Felsbrocken, Gesteinsschutt und Schlamm. «Illgraben 28 juillet 2014, front de lave», Quelle: YouTube, PiperLambert

Untere Meeresmolasse entsteht

In die Senke, die in der Endphase der Alpenbildung im Mittelland entstand, drang Meerwasser ein. Sedimente wie Mergel und Sandsteine, die vor zirka 35 bis 30 Millionen Jahren darin abgelagert wurden, gehören zur Unteren Meeresmolasse.

Untere Süsswassermolasse entsteht

Vor rund 30 Millionen Jahren wurden – als Folge der verstärkten Hebung der Alpen – grössere Mengen an Abtragungsschutt ins Molassebecken verfrachtet, so dass das Meer schnell verlandete. Die Sedimente, die dann vor 30 bis 20 Millionen Jahren vor allem in Flüssen abgelagert wurden, gehören zur Unteren Süsswassermolasse. Die grobkörnigeren Komponenten wurden als Nagelfluh abgelagert. In einer späten Phase der Alpenfaltung wurden die Alpen-nah gelegenen Molassegesteine ihrerseits zusammengestaucht, verschoben und aus dem Molassebecken gehoben (z. B. Entstehung der Rigi).

Obere Meeresmolasse

Als der Meeresspiegel anstieg, wurde das Mittelland vor zirka 20 Millionen Jahren erneut vom Meer überflutet. Im schmalen Flachmeer lagerten sich vor zirka 20 bis 18 Millionen Jahren die Sedimente der Oberen Meeresmolasse wie Sandstein und Mergel ab. Gleichzeitig bildeten sich Deltas und bereits Schuttfächer.

Obere Süsswassermolasse

Vor 18 bis 14 Millionen Jahren zog sich das Meer wieder zurück. Im Mittelland gab es viele Seen und Flüsse, grosse Schuttfächer beim Hörnli und Napf mit viel Kies sowie ausgedehnte Schwemmebenen mit Sand, Silt und Schlamm. Diese Sedimente der Oberen Süsswassermolasse wurden zu Konglomeraten wie Nagelfluh, Sandsteinen und Mergeln verfestigt.

Landschaft im Zürcher Weinland mit Blick über das Molassebecken bis zu den Alpen am Horizont. Bild: Nagra

Mittelland wird durch Eiszeit geprägt

Über der Molasse liegen Lockergesteine (Schotter, Geröll, Kies, Sand, Silt, Ton ...) aus den Eiszeiten der letzten zwei Millionen Jahre, die durch Flüsse und Gletscher verfrachtet wurden. Gletscher und Schmelzwasser besitzen viel Erosionskraft und haben die heutige Mittelland-Topografie wesentlich geprägt. Davon zeugen die zahlreichen Südsüdost-Nordnordwest verlaufenden und lang gezogenen Alpenrandseen, deren Felsbett meist unter mächtigen Lockergesteinen liegt. Diese glazialen Lockergesteine sind nicht verfestigt und bilden daher zum Teil einen schwierigen Baugrund, bieten aber auch Rohstoffe in Form von Kies und Trinkwasservorräten. In glazialen Lockergesteinen werden ab und zu auch Mammutzähne gefunden.

Helvetikum – Nordalpen

Die Schweizer Alpen lassen sich aus Schweizer Sicht in Nord-, Zentral- und Südalpen unterteilen; insbesondere für den gesamten Alpenbogen gibt es aber noch weitere Einteilungen. Das sogenannte Helvetikum bildet vom Thunersee bis ins Rheintal den Alpennordrand. Es besteht aus kalkigen und mergeligen Sedimenten, die sich in der Zeit vor 250 bis 65 Millionen Jahren im flachen Urmittelmeer (Tethys) ablagerten.

«So kam der Fisch auf den Berg - Dokumentation von NZZ Format (2005)», Film zur Entstehung der Alpen. Quelle: YouTube, NZZ Format

Ganze Berge werden nach Norden verschoben

Der Druck während der Gebirgsbildung verformte die Gesteine im Bereich des Alpengürtels. Viele der Sedimente aus der Tethys sind heute nicht mehr an ihrem Ablagerungsort, denn sie wurden abgeschert, verfaltet und mehrere Kilometer nach Norden transportiert. Dies lässt sich beim Helvetikum erkennen: In einer späten Phase der Alpenbildung wurden die helvetischen Sedimente durch den Druck der von Süden vorrückenden afrikanischen Kontinentalplatte vom kristallinen Untergrund abgeschert und bis zu 50 Kilometer weit nach Nordwesten überschoben, wo sie heute mächtige Deckenstapel bilden. Die in den Gesteinspaketen enthaltenen, weichen Schichten aus Mergel und Tonschiefer dienten als Schmiermaterial. Helvetische Decken treten beispielsweise beim Säntis, Titlis und den Churfirsten auf.

Die Churfirsten sind ein eindrückliches Beispiel für die Deckenstapel des Helvetikums. Bild: © swisseduc / Dr. Jürg Alean

Kristallin – Zentral- und Südalpen

Die Schweizer Alpen bilden den zentralen Teil des gesamten Alpenbogens, der sich von Nizza am Mittelmeer bis nach Wien erstreckt. Die hohen Erhebungen und Gletscher sind charakteristisch für die Zentralalpen, die neben Sedimentgesteinen auch kristalline und metamorphe Gesteine enthalten. Viele Gipfel sind noch spitz und scharfkantig, denn sie wurden während der Eiszeiten nicht von Eis bedeckt beziehungsweise nicht von diesem abgeschliffen.

«Gebirgsbildung & Plattengrenzen einfach erklärt – Wie entstehen Gebirge?», Quelle: YouTube, Die Merkhilfe

Afrika und Europa treffen aufeinander

Geologisch gesehen treffen in den Alpen Afrika und Europa aufeinander. Afrika bewegt sich seit rund 130 Millionen Jahren nach Norden und drückt gegen den eurasischen Kontinent. Die Alpenbildung setzte am Ende der Kreidezeit vor rund 80 Millionen Jahren ein, als Folge der beginnenden Kollision des afrikanischen mit dem europäischen Kontinent, und erfuhr ihren Höhepunkt vor etwa 30 Millionen Jahren. Durch den Schub aus Süden und die Einengung der Gesteinsmassen wichen diese nicht nur in die Höhe, sondern auch in die Tiefe aus. Die Dicke der kontinentalen Erdkruste wuchs auf weit über 50 Kilometer an.

Alpen sind wie ein schwimmender Eisberg

Die Alpen bestehen grösstenteils aus kontinentaler Kruste, die eine kleinere Dichte besitzt, als der darunterliegende Teil des Erdmantels. Aufgrund der Verdickung während der Alpenbildung ist die Erdkruste im Alpenraum dicker als im Vorland. Die Situation lässt sich mit einem Eisberg vergleichen, der im Wasser schwimmt. Eis besitzt eine geringere Dichte als Wasser. Wenn der Eisberg oben abschmilzt, so steigt er aus dem Wasser auf, bis das Gleichgewicht wiederhergestellt ist.

Erosion führt zur Hebung der Alpen

Auch in den Alpen gibt es einen Verlust an Masse. Verantwortlich dafür sind Verwitterung und Erosion. Bereits als die Alpenbildung begann, wurde Material vor allem durch Prozesse abgetragen, bei denen die Schwerkraft, fliessendes Wasser oder Wind beteiligt sind. Dieses Material lagerte sich im Mittelland als Molasse ab. Diese Sedimentumlagerung wurde insbesondere während diversen Vergletscherungen in jüngerer Zeit noch verstärkt.

Erdbeben durch Alpenhebung

Die Gegend um Brig und um Chur hebt sich bis zu 1,5 Millimeter pro Jahr. In diesen Gebieten treten auch häufiger Erdbeben auf. Die andauernde Hebung und Deformation und die damit verbundene Erosion sind ein wichtiger Grund dafür, dass der Alpenraum für ein Lager für hochaktive Abfälle nicht in Frage kommt.

Sidelhorn

Granitlandschaft in der Zentralschweiz. Die Kuppe in der Mitte des Bildes wurde durch Gletschereis rundgeschliffen, während die Spitzen im Hintergrund ihre Kanten behalten haben. Bild: Nagra

Zentralmassive mit kristallinem Grundgebirge

Während im Mittelland das kristalline Grundgebirge unter der Molasseschüttung und unter Meeressedimenten verdeckt liegt, ist es in den Zentralalpen sichtbar an der Oberfläche. Die Zentralmassive wie beispielsweise das Aar-, das Gotthard- oder das Mont Blanc-Massiv im Südwesten unseres Landes bestehen hauptsächlich aus granitischen Gesteinen und Gneisen. Der Druck während der Gebirgsbildung verformte die Gesteine im Bereich des Alpengürtels stark. Sowohl das Aar- als auch das Gotthard-Massiv wurden zwar gestaucht aber nicht von ihrem Entstehungsort wegbewegt. Diese Massive sind von Sedimenten umgeben, die verschiedentlich metamorph überprägt wurden.

Im Felslabor Grimsel forscht die Nagra an der Entsorgung radioaktiver Abfälle. Es liegt in granitischen Gesteinen das Aar-Massivs und kann gegen Voranmeldung besucht werden.

Markante Störungszone mitten durchs Tessin

Weiter südlich im Tessin liegen zuerst die penninischen Kristallindecken und dann die «Insubrische Linie». Bei dieser markanten Störungszone, die von Osten nach Westen durch die Alpen verläuft, trifft die Adriatische Platte auf die Europäische Platte. Südlich dieser Linie liegen die Südalpen, die einerseits aus Kristallin und andererseits im Gebiet südlich von Lugano aus Sedimenten bestehen. Die Zentralalpen mit Penninikum und ein Grossteil der Südalpen bestehen somit aus Kristallin.